JP4592435B2 - Small motor with encoder - Google Patents

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  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Description

本発明は、ＡＣサーボモータ等の小型モータに関し、特に回転軸の回転軸位置のエンコーダに関するものである。   The present invention relates to a small motor such as an AC servomotor, and more particularly to an encoder for a rotation axis position of a rotation axis.

ＡＣサーボモータ等の小型モータにおいて、回転軸の回転角度や回転子の磁極位置を検出するのに磁気式ロータリーエンコーダが用いられている。図５は、特許文献１に記載されている従来の磁気式ロータリーエンコーダの一例を示す側断面図である。同図において、１は円板状の信号記録媒体であり、モータ本体１０の回転軸１１に取り付けられている。   In a small motor such as an AC servo motor, a magnetic rotary encoder is used to detect a rotation angle of a rotating shaft and a magnetic pole position of a rotor. FIG. 5 is a side sectional view showing an example of a conventional magnetic rotary encoder described in Patent Document 1. As shown in FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a disk-shaped signal recording medium, which is attached to a rotating shaft 11 of a motor body 10.

３は円板状の信号記録マグネットであり、上記信号記録媒体１の上に遮断板４を介して載置され、回転軸１１の上端に取り付けられている。この信号用マグネット３は、モータ本体１０の図示せぬ回転子の磁極位置に対応して着磁されている。また、５はガラスエポキシ等の非磁性体からなる回路基板５であり、信号用マグネット３との対抗面５Ｓには、磁気抵抗効果素子あるいはホール素子から構成される磁気センサ６ａ〜６ｃが配設される共に、図示せぬ検出回路が設けられている。
信号記録媒体１の外周面には、その全周にわたって一定間隔でＮ極、Ｓ極が交互に着磁されている。磁気センサ（図中では、磁気抵抗素子）２は、信号記録媒体１の外周面と一定の間隔を隔てて対抗配置されている。この磁気センサ２は信号記録媒体１の回転（すなわち、回転軸１１の回転）により、外周面に一定間隔で着磁された磁極による磁界の変化を受け、回転検出信号を出力する。 A disk-shaped signal recording magnet 3 is placed on the signal recording medium 1 via a blocking plate 4 and attached to the upper end of the rotating shaft 11. The signal magnet 3 is magnetized corresponding to the magnetic pole position of a rotor (not shown) of the motor body 10. Reference numeral 5 denotes a circuit board 5 made of a non-magnetic material such as glass epoxy, and magnetic sensors 6a to 6c made up of magnetoresistive elements or Hall elements are disposed on the facing surface 5S against the signal magnet 3. In addition, a detection circuit (not shown) is provided.
On the outer peripheral surface of the signal recording medium 1, N poles and S poles are alternately magnetized at regular intervals over the entire circumference. A magnetic sensor (in the drawing, a magnetoresistive element) 2 is disposed opposite to the outer peripheral surface of the signal recording medium 1 with a certain distance. The magnetic sensor 2 receives a change in the magnetic field due to the magnetic poles magnetized on the outer peripheral surface at constant intervals by the rotation of the signal recording medium 1 (that is, the rotation of the rotating shaft 11), and outputs a rotation detection signal.

モータ本体１０が駆動され、回転軸１１の回転に伴って信号記録媒体１が回転すると、磁気センサ２は信号記録媒体１の外周面に一定間隔で着磁された磁極の磁界の変化により回転検出信号を出力する。回転検出信号は図示せぬ検出回路に取り込まれ、回転軸１１の回転位置が検出される。   When the motor body 10 is driven and the signal recording medium 1 rotates with the rotation of the rotating shaft 11, the magnetic sensor 2 detects the rotation by the change in the magnetic field of the magnetic poles magnetized on the outer peripheral surface of the signal recording medium 1 at a constant interval. Output a signal. The rotation detection signal is taken into a detection circuit (not shown), and the rotation position of the rotation shaft 11 is detected.

回転軸１１の回転に伴い信号用マグネット３が回転すると、回路基板５上の磁気センサ６ａ〜６ｃに対し磁極の位置が相対的に変化する。これにより、各磁気センサ６ａ〜６ｃは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の検出信号を出力する。これらの３相の検出信号が回路基板５内の検出回路に取り込まれ、モータ本体１０の図示せぬ回転子の磁極位置が検出されることになる。
また、特許文献２には、機体に取り付けられたサーボモータにエンコーダを所定の位置関係に取り付ける方法が提案されている。 When the signal magnet 3 rotates with the rotation of the rotating shaft 11, the position of the magnetic pole changes relative to the magnetic sensors 6 a to 6 c on the circuit board 5. Thereby, each magnetic sensor 6a-6c outputs the detection signal of 3 phases, U phase, V phase, and W phase. These three-phase detection signals are taken into the detection circuit in the circuit board 5 and the magnetic pole position of the rotor (not shown) of the motor body 10 is detected.
Patent Document 2 proposes a method of attaching an encoder in a predetermined positional relationship to a servo motor attached to the airframe.

特開平０６-８８７０５JP 06-88705 特開２００１−２９３２７６JP 2001-293276 A

しかしながら、従来の構成では以下のような問題点がある。磁極検出用の信号用マグネットと、回転軸の回転位置検出用の信号記録媒体が別体であり、モータの小型化が困難である。また、エンコーダの部材費がかかり、コストアップの要因となっている。駆動マグネットの磁極位置とエンコーダ部の信号用マグネットとの位置合わせ、回転軸と回転軸の回転位置記録媒体との位置合わせを各々別工程で行う為に、位置合わせ作業が複雑である。また、機枠に取り付けられたサーボモータに対してエンコーダを所定の位置関係に取り付けるには、回転軸を外部駆動体に固定した後、エンコーダの回転位置を合わせてモータ、あるいはモータが取り付けられた機枠に取り付けるために、作業には熟練を要する。   However, the conventional configuration has the following problems. The signal magnet for detecting the magnetic pole and the signal recording medium for detecting the rotational position of the rotating shaft are separate, and it is difficult to reduce the size of the motor. In addition, the cost of the encoder is increased, which increases the cost. Since the positioning of the magnetic pole position of the drive magnet and the signal magnet of the encoder unit and the positioning of the rotating shaft and the rotating position recording medium of the rotating shaft are performed in separate processes, the positioning work is complicated. In addition, to attach the encoder to the servo motor attached to the machine frame in a predetermined positional relationship, after fixing the rotating shaft to the external drive body, the motor or the motor was attached with the rotation position of the encoder aligned The work requires skill to attach to the machine frame.

本発明は、上記の背景の下になされたものであり、小型で組立精度の高いＡＣサーボモータ等の小型モータの駆動マグネットの磁極検出と回転軸の回転位置検出が一体化されたエンコーダ付き小型モータを提供することを目的としている。
The present invention has been made under the above-mentioned background, and is small with an encoder in which detection of the magnetic pole of a drive magnet and detection of the rotational position of a rotary shaft of a small motor such as an AC servo motor that is compact and has high assembly accuracy are integrated The purpose is to provide a motor.

上述した課題を解決するための本発明の第１の形態は、駆動用マグネットと、該駆動用マグネットに対向する駆動コイルとを有するモータ本体と、前記駆動用マグネットの各磁極に対応した磁極位置の磁気信号を発生させるための磁極位置用着磁部と、前記モータ本体の回転軸の回転位置の磁気信号を発生させるための回転位置用着磁部とが前記回転軸に直交する同一面内に形成された信号用マグネットを有するエンコーダ部と、を備えるエンコーダ付き小型モータであって、前記磁極位置用着磁部と前記回転位置用着磁部とは、前記エンコーダ付き小型モータの径方向で分離して形成されるとともに、前記磁極位置用着磁部及び前記回転位置用着磁部には、前記エンコーダ付き小型モータの周方向でＮ極とＳ極とが交互に着磁され、前記回転位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントは、前記磁極位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントと、前記周方向で一致しており、かつ、前記回転位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントを挟んだ前記回転位置用着磁部の２つの磁極のそれぞれと、前記回転位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントと前記周方向で一致する前記磁極位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントを挟んだ前記磁極位置用着磁部の２つの磁極のそれぞれとは、前記径方向において、同極となっているエンコーダ付き小型モータであることを特徴とする。 First embodiment of the present invention for solving the above problems, a driving magnet, and a motor body having a driving coil facing the driving magnets, the magnetic pole position corresponding to each magnetic pole of the driving magnet The magnetic pole position magnetizing portion for generating the magnetic signal and the rotating position magnetizing portion for generating the magnetic signal of the rotational position of the rotating shaft of the motor body are in the same plane perpendicular to the rotating shaft . an encoder section which have a form signal magnet, a encoder with miniature motor comprising in the said the magnetic pole position for magnetizing portion and the rotational position for magnetized portion, radial small motor with the encoder The magnetic pole position magnetized portion and the rotational position magnetized portion are alternately magnetized with N and S poles in the circumferential direction of the small motor with an encoder, Times The switching point between the N pole and the S pole of the position magnetized portion coincides with the switching point between the N pole and the S pole of the magnetic pole position magnetized portion in the circumferential direction, and the rotational position. Each of the two magnetic poles of the rotating position magnetized portion across the switching point between the N pole and S pole of the magnetizing portion for switching, and the switching point of the N pole and S pole of the magnetizing portion for rotating position Each of the two magnetic poles of the magnetic pole position magnetized portion across the switching point between the N pole and the S pole of the magnetic pole position magnetized portion that coincide in the circumferential direction is the same pole in the radial direction. It is a small motor with an encoder .

このような構成にすることにより、駆動用マグネットの各磁極に対応した磁極位置の磁気信号を発生させるための磁極位置用着磁部と、回転軸の回転位置の磁気信号を発生させるための回転位置用着磁部とが、一つの信号用マグネットの同一面に形成されるので、従来のように磁極位置の磁気信号用磁石と回転軸の回転位置の磁気信号用磁石を別体で設ける必要がない。これにより、エンコーダを小型化でき、さらに駆動マグネットの磁極検出と回転軸の回転位置検出の位置合わせを一回で行うことが出来る。 With this configuration, the magnetic pole position magnetizing portion for generating the magnetic signal at the magnetic pole position corresponding to each magnetic pole of the driving magnet and the rotation for generating the magnetic signal at the rotational position of the rotating shaft Since the position magnetized portion is formed on the same surface of one signal magnet, it is necessary to separately provide a magnetic signal magnet at the magnetic pole position and a magnetic signal magnet at the rotational position of the rotating shaft as in the conventional case. There is no. As a result, the encoder can be reduced in size, and the magnetic pole detection of the drive magnet and the rotational position detection of the rotary shaft can be performed at a time.

また、磁極位置用着磁部と回転位置用着磁部とが回転軸と直交する面に形成されているので、この面と対向する一つのセンサ基板に磁極位置の検出用の磁気センサと、回転位置検出用の磁気センサを形成できる。磁気センサ毎にセンサ基板を設ける必要がないので、小型化が可能である。 In addition, since the magnetic pole position magnetized portion and the rotational position magnetized portion are formed on a surface orthogonal to the rotation axis, a magnetic sensor for detecting the magnetic pole position on one sensor substrate facing the surface , A magnetic sensor for detecting the rotational position can be formed. Since it is not necessary to provide a sensor substrate for each magnetic sensor, the size can be reduced.

本発明において、前記回転軸には、基準位置マークが設けられ、前記回転位置用着磁部には、Ｎ極とＳ極とが１８０°ずつ着磁され、前記回転軸に直交する面において、前記回転軸の中心と前記基準位置マークの中心とを結ぶ線分と、前記回転軸と前記回転位置用着磁部のＮ極からＳ極への切り替わりポイントとを結ぶ線分とのなす角度が一定となっていることが好ましい。 In the present invention , the rotation axis is provided with a reference position mark, and the rotation position magnetized portion is magnetized with N and S poles by 180 ° , and in a plane perpendicular to the rotation axis , the central axis of rotation and a line segment connecting the center of the reference position mark, the angle between the switching point and department forming a line segment to the rotary shaft and the rotational position for magnetized portion of the N S-pole from pole it is preferred that but is constant.

このような構成にすることにより、回転軸と直交する面における回転軸の基準位置マークの中心の回転位置の磁気信号は、異なるエンコーダ付き小型モータ間においても同じとなる。これにより、エンコーダ付き小型モータを外部駆動系と接続する場合に、回転軸の基準位置マークを基準として取り付けるので、異なるエンコーダ付き小型モータにおいても回転位置の磁気信号は同位相とすることができる。なお、本発明において、前記基準位置マークは、目視で判別できるカット部、溝部、または、レーザによるマーキング部のいずれかであれば良い。 With this configuration, the magnetic signal of the rotational position at the center of the reference position mark of the rotational axis on the surface orthogonal to the rotational axis is the same between different small motors with encoders . Thus, when the small motor with encoder is connected to the external drive system, the reference position mark of the rotating shaft is attached as a reference, so that the magnetic signal at the rotational position can be in the same phase even in different small motors with encoder . In the present invention, the reference position mark may be any one of a cut part, a groove part, or a laser marking part that can be visually discriminated.

本発明では、駆動用マグネットの各磁極に対応した磁極位置の磁気信号を発生させるための磁極位置用着磁部と、回転軸の回転位置の磁気信号を発生させるための回転位置用着磁部とが、一つの信号用マグネットの同一面に形成されるので、従来のように磁極位置の磁気信号用磁石と回転軸の回転位置の磁気信号用磁石を別体で設ける必要がなく、エンコーダを小型化できる。 In the present invention, a magnetic pole position magnetizing portion for generating a magnetic signal at a magnetic pole position corresponding to each magnetic pole of the driving magnet, and a rotating position magnetizing portion for generating a magnetic signal at the rotational position of the rotary shaft DOO is, since it is formed on the same surface of the magnet for one signal, necessary to the conventional magnetic signal for a magnet pole position as providing a magnetic signal for a magnet rotational position of the rotating shaft separately is rather Na, encoder Can be miniaturized.

また、磁極位置用着磁部と回転位置用着磁部とが一つの信号用マグネットに形成されているので、組立作業において両着磁部の位置関係が狂うことが無い。また、従来のように、磁極位置用着磁部と回転位置用着磁部とを所定の位置に合わせる作業を行う必要がない。 Further, Runode the magnetic pole position magnetized portion and the rotational position for magnetized portion is not formed on the magnet for one signal, it is not the positional relationship between the two magnetized portion is mad at assembling work. Further , unlike the prior art, it is not necessary to perform the work of aligning the magnetic pole position magnetized portion and the rotational position magnetized portion at a predetermined position.

駆動用マグネットと信号用マグネットが別体で構成されているので、駆動用コイルからの電磁ノイズや、ブレーキ付きサーボモータで使用されるブレーキ用電磁コイルのノイズの影響を受け難い構成とすることができ、信頼性の高いエンコーダ付き小型モータを構成できる。 Since the driving magnet and the signal magnet is formed separately, and the electromagnetic noise from the driving coil, have a structure less susceptible to the noise of the electromagnetic coil brake used in a servo motor with a brake It can be configured compact motorized reliable encoder.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１の実施形態に係わるエンコーダ付き小型モータを示しており、図１（Ａ）はエンコーダ付き小型モータの要部断面図、図１（Ｂ）はセンサ基板に取り付けられたセンサの配置を模式的に示している。図２は、信号用マグネットの磁極位置用着磁部の着磁パターンと回転位置用着磁部との着磁パターンの模式図である。図３は、回転軸の機械角に対する磁極位置検出用磁気センサからの出力信号と、回転位置検出用磁気センサの出力信号を示す線図である。 FIG. 1 shows a small motor with an encoder according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 (A) is a cross-sectional view of a main part of the small motor with an encoder , and FIG. 1 (B) is attached to a sensor substrate. The arrangement of the sensors is schematically shown. FIG. 2 is a schematic diagram of the magnetization pattern of the magnetic pole position magnetized portion and the rotational position magnetized portion of the signal magnet. FIG. 3 is a diagram showing an output signal from the magnetic sensor for detecting the magnetic pole position with respect to the mechanical angle of the rotating shaft and an output signal from the magnetic sensor for detecting the rotational position .

図１のようにエンコーダ付き小型モータ３０（モータ３０）は、モータ本体１０とエンコーダ部２０から構成されている。モータ本体１０は、カバーケース１４を有し、その内部に回転軸１１に固着された駆動用マグネット１２と、この駆動用マグネット１２の外周を同心円状に囲んでいる駆動用コイル１３が収納されている。回転軸１１の先端部は、エンコーダ部２０側と、エンコーダ部２０の反対側にそれぞれ突出している。 As shown in FIG. 1, the small motor 30 with an encoder (the motor 30) includes a motor body 10 and an encoder unit 20. The motor main body 10 has a cover case 14 in which a drive magnet 12 fixed to the rotary shaft 11 and a drive coil 13 concentrically surrounding the outer periphery of the drive magnet 12 are accommodated. Yes. The distal end portion of the rotating shaft 11 protrudes on the encoder unit 20 side and on the opposite side of the encoder unit 20.

エンコーダ部２０は、外部からの磁気ノイズの侵入を防ぐため、磁性体からなるカップ状のカバー８によって覆われている。カバー８の内部には、回転軸１１の端部が突出しており、この外周にアルミニウム製の円板状のホルダー９が固着されている。ホルダー９の回転軸１１の突出端側には、磁性体からなるバックヨーク１５が、回転軸１１、もしくはホルダー９に固着されている。このバックヨーク１５の表面には、信号用マグネット３が取り付けられている。信号用マグネット３から回転軸線上に離れた位置にはセンサ基板５がバックヨーク１５と平行にネジ止め固定されている。センサ基板５には、信号用マグネット３と対向した位置に磁極位置検出用磁気センサ６（６ａ、６ｂ、６ｃからなる）、回転位置検出用磁気センサ７が固定されている。磁気センサとしては、ホール素子、またはＭＲ素子が用いられている。本実施例においては、３相交流によるＡＣサーボモータのため、磁極位置検出用磁気センサを３個としてあるが、駆動電流の相数により個数を選択することが出来る。   The encoder unit 20 is covered with a cup-shaped cover 8 made of a magnetic material in order to prevent magnetic noise from entering from the outside. An end of the rotary shaft 11 protrudes inside the cover 8, and an aluminum disk-shaped holder 9 is fixed to the outer periphery thereof. A back yoke 15 made of a magnetic material is fixed to the rotary shaft 11 or the holder 9 on the protruding end side of the rotary shaft 11 of the holder 9. A signal magnet 3 is attached to the surface of the back yoke 15. The sensor substrate 5 is fixed with screws in parallel to the back yoke 15 at a position away from the signal magnet 3 on the rotation axis. A magnetic pole position detecting magnetic sensor 6 (comprising 6 a, 6 b, 6 c) and a rotational position detecting magnetic sensor 7 are fixed to the sensor substrate 5 at positions facing the signal magnet 3. As the magnetic sensor, a Hall element or an MR element is used. In this embodiment, since the AC servomotor is based on three-phase AC, the number of magnetic sensors for detecting the magnetic pole position is three, but the number can be selected according to the number of phases of the drive current.

図２に示すように、信号用マグネット３はリング状であり、中心には孔３３が形成されている。回転位置用着磁部３１と磁極位置用着磁部３２は、回転軸１１と直交する同一の面に形成してある。同一面に着磁部を設けるため、回転位置用着磁部３１と磁極位置用着磁部３２とを同時に着磁できることや、両着磁部３１、３２を別々に着磁する方法に対して、着磁部３１、３２の着磁位置ずれが無い着磁パターンを構成できる特徴がある。信号用マグネット３としては、フェライトマグネット、希土類マグネットが使用できる。 As shown in FIG. 2, the signal magnet 3 has a ring shape, and a hole 33 is formed at the center. The rotating position magnetized portion 31 and the magnetic pole position magnetized portion 32 are formed on the same plane orthogonal to the rotating shaft 11. For providing the magnetized portion on the same plane, and can be magnetized and a rotating position for magnetized portion 31 and the magnetic pole position for the magnetized portion 32 at the same time, with respect to a method of magnetizing the two magnetized portions 31 and 32 separately The magnetized portions 31 and 32 have a feature that can form a magnetized pattern having no deviation of the magnetized position. As the signal magnet 3, a ferrite magnet or a rare earth magnet can be used.

磁極位置用着磁部３２には、モータ部１０の駆動用マグネット１２の磁極数と同一の磁極数が形成されている。センサ基板５上の磁極位置用着磁部３２と対向した位置には、磁極位置検出用磁気センサ６ａ〜６ｃが固定されている。回転位置用着磁部３１は、Ｎ極、Ｓ極が１８０°ずつ着磁されている。センサ基板５上の回転検出用着磁部３１と対向した位置には、回転位置検出用磁気センサ７が固定されている。 The magnetic pole position magnetized portion 32 has the same number of magnetic poles as the number of magnetic poles of the driving magnet 12 of the motor unit 10. Magnetic pole position detection magnetic sensors 6 a to 6 c are fixed at positions facing the magnetic pole position magnetized portion 32 on the sensor substrate 5. Rotational position for magnetized portion 31, N poles and S poles are magnetized by 180 °. A rotational position detecting magnetic sensor 7 is fixed at a position facing the rotation detecting magnetized portion 31 on the sensor substrate 5.

（動作）
実施例１のモータの動作を説明する。図３に示すＵ相、Ｖ相、Ｗ相の信号Ｓｕ、Ｓｖ、Ｓｗがそれぞれ出力されると、この信号を元に、図示せぬモータ駆動回路よりＵ相、Ｖ相、Ｗ相の駆動コイルに駆動電流が順次通電され、回転軸１１を回転させる。
回転軸１１の回転により、磁極検出用磁気センサ６ａ〜６ｃは、信号用マグネット３の磁極位置用着磁部３２の磁界の変化を受け、この３相の信号が図示せぬ検出回路に取り込まれ、モータ本体１０の駆動用マグネットの磁極位置が検出される。 (Operation)
The operation of the motor of Example 1 will be described. When U-phase, V-phase, and W-phase signals Su, Sv, and Sw shown in FIG. 3 are output, U-phase, V-phase, and W-phase drive coils are output from a motor drive circuit (not shown) based on these signals. Are sequentially energized to rotate the rotating shaft 11.
Due to the rotation of the rotating shaft 11, the magnetic sensors 6a to 6c for detecting the magnetic poles receive a change in the magnetic field of the magnetic pole position magnetizing portion 32 of the signal magnet 3, and these three-phase signals are taken into a detection circuit (not shown). The magnetic pole position of the driving magnet of the motor body 10 is detected.

また回転軸１１の回転により、回転位置検出用磁気センサ７は、信号用マグネット３の回転位置用着磁部３１の磁界の変化を受け、図３に示す信号Ｓｒを出力する。本実施例の回転位置用着磁部３１にはＮ極、Ｓ極を１８０°ずつ形成しているので、信号Ｓｒは１回転１周期の位相を有している。またＮ極からＳ極の切り替わり、Ｓ極からＮ極への切り替わりは、１回転当たりそれぞれ１パルスであるので、前記磁極切り替わりポイントのいずれか一方を回転位置原点として、図示せぬ検出回路で識別することができる。なお、本実施例では、信号用マグネット３の磁極位置用着磁部３２の一つのＮ極からＳ極への切り替わりポイントと、回転位置用着磁部３１のＮ極からＳ極への切り替わりポイントを、図２に示すように一致させている（図２のＡ）が、回転方向にずらすことも可能である。 Further, the rotation position detecting magnetic sensor 7 receives the change of the magnetic field of the rotation position magnetizing portion 31 of the signal magnet 3 by the rotation of the rotating shaft 11, and outputs the signal Sr shown in FIG. Since the rotation position magnetized portion 31 of the present embodiment has N and S poles formed by 180 ° each , the signal Sr has a phase of one cycle per rotation. The switching from the N pole of the S pole, switches from S pole to N pole, since one is respectively per one rotation pulse, as the rotation position origin either before Symbol pole change point, the detection circuit (not shown) Can be identified. In this embodiment, the switching point from one N pole to the S pole of the magnetic pole position magnetizing portion 32 of the signal magnet 3 and the switching point from the N pole to the S pole of the rotating position magnetizing portion 31 are shown. Are matched as shown in FIG. 2 (A in FIG. 2), but can be shifted in the rotation direction.

モータ本体１０にエンコーダ部２０に取り付ける際に、回転軸１１を回転させるために必要な所定の位置関係（回転角）について説明する。本実施例では、モータ本体１０の駆動コイル１３はＵ相、Ｖ相、Ｗ相３つのコイルからなり、それぞれに１２０°ずつ位相がずれた正弦波電流を流す必要がある。エンコーダ部２０の磁極位置検出用着磁部３２の磁極位置が駆動マグネット１２の磁極位置が回転方向で一致している場合、磁極位置検出用の磁気センサ６ａ〜６ｃの出力信号（ロータ位相信号）をこのままの位相で図示せぬ駆動回路を介して駆動コイル１３に通電しても回転軸１１は回転しないか、滑らかに回転しない、若しくは所望のトルクが出ない。そのため、信号用マグネット３の回転位置用着磁部３２の磁極の位相は、駆動マグネット１２の磁極の位相と所定の機械角（若しくは電気角）だけずらす必要がある。ここで言う、所定の機械角（若しくは電気角）は、駆動するモータのロータ極数、駆動電流の相数、駆動回路等を正常に回転制御するため必要とされる角度であり、モータの設計が変わると変更される角度である。 A predetermined positional relationship (rotation angle) necessary for rotating the rotating shaft 11 when the motor body 10 is attached to the encoder unit 20 will be described. In the present embodiment, the drive coil 13 of the motor body 10 is composed of three coils of U phase, V phase, and W phase, and it is necessary to flow a sine wave current whose phase is shifted by 120 °. When the magnetic pole position of the magnetic pole position detection magnetizing part 32 of the encoder unit 20 is coincident with the magnetic pole position of the drive magnet 12 in the rotation direction, the output signals (rotor phase signals) of the magnetic sensors 6a to 6c for detecting the magnetic pole position Even if the drive coil 13 is energized through a drive circuit (not shown) in this state, the rotating shaft 11 does not rotate, does not rotate smoothly, or does not produce a desired torque. Therefore, the phase of the magnetic pole of the rotational position magnetizing portion 32 of the signal magnet 3 needs to be shifted from the phase of the magnetic pole of the drive magnet 12 by a predetermined mechanical angle (or electrical angle). The predetermined mechanical angle (or electrical angle) mentioned here is an angle required for normal rotation control of the number of rotor poles of the motor to be driven, the number of phases of the drive current, the drive circuit, etc. This is the angle that changes when changes.

（本形態の効果）
第１の実施の形態では、該駆動用マグネットの各磁極に対応した磁極位置の磁気信号と、該回転軸の回転位置の磁気信号が、一つの信号用マグネットの同一面に形成されるので、従来のように磁極位置の磁気信号用磁石と回転軸の回転位置の磁気信号用磁石を別体で設ける必要がない。これにより、エンコーダを小型化でき、さらに該駆動マグネットの磁極検出と回転軸の回転位置検出の位置合わせを一回で行うことが出来る。
(Effect of this embodiment)
In the first embodiment, the magnetic signal of the magnetic pole position corresponding to each magnetic pole of the driving magnet and the magnetic signal of the rotational position of the rotating shaft are formed on the same surface of one signal magnet. There is no need to separately provide a magnetic signal magnet at the magnetic pole position and a magnetic signal magnet at the rotational position of the rotating shaft as in the prior art. As a result, the encoder can be reduced in size, and the magnetic pole detection of the drive magnet and the rotational position detection of the rotary shaft can be performed at a time.

図４には、本発明の第２の実施例のエンコーダ部２０側からのモータ３０の内部を示す。また、第２の実施例のモータの軸方向の断面図は、図１（Ａ）と同一である。   In FIG. 4, the inside of the motor 30 from the encoder part 20 side of the 2nd Example of this invention is shown. Further, the sectional view in the axial direction of the motor of the second embodiment is the same as FIG.

図４において、回転軸１１には、基準位置マーク４１が形成されている。基準位置マーカ４１は、Ｄ面カット、溝、レーザによるマーキング等の目視で判別できるマーカであれば良い。本実施例では、Ｄ面カットを基準位置マーカ４１として図示している。   In FIG. 4, a reference position mark 41 is formed on the rotary shaft 11. The reference position marker 41 may be any marker that can be visually discriminated, such as D-plane cut, groove, or laser marking. In this embodiment, the D plane cut is illustrated as the reference position marker 41.

回転軸１１には、駆動用マグネット１２が固定され、その外周を同心円状に取り囲む駆動用コイル１３が配置されている。基準位置マーク４１と信号用マグネット３の位置合わせは、回転軸１１の中心と基準位置マーク４１の中心を結ぶ線分と、回転軸１１と信号用マグネット３の回転位置の磁気信号のＮ極からＳ極への切り替わりポイントを結んだ線分のなす角度が実施例１で説明した所定の機械角（若しくは電気角）だけずらして固定する。また、駆動用マグネット１２の回転軸１１への固定は、実施例１で説明した駆動用マグネット１２と信号用マグネット３の回転検出用着磁部３２の磁極位置の関係を満たすように行われる。
このように構成することによって、回転軸１１の基準位置マーカ４１とエンコーダの回転位置原点の位相差は、異なるモータにおいても同じとなる。 A driving magnet 12 is fixed to the rotating shaft 11, and a driving coil 13 that concentrically surrounds the outer periphery thereof is disposed. The positioning of the reference position mark 41 and the signal magnet 3 is based on the line segment connecting the center of the rotation shaft 11 and the center of the reference position mark 41 and the N pole of the magnetic signal at the rotation position of the rotation shaft 11 and the signal magnet 3. The angle formed by the line segment connecting the switching points to the south pole is shifted and fixed by the predetermined mechanical angle (or electrical angle) described in the first embodiment. The driving magnet 12 is fixed to the rotating shaft 11 so as to satisfy the relationship of the magnetic pole positions of the rotation detecting magnetized portion 32 of the driving magnet 12 and the signal magnet 3 described in the first embodiment.
With this configuration, the phase difference between the reference position marker 41 of the rotating shaft 11 and the rotation position origin of the encoder is the same even in different motors.

（本形態の効果）
本実施例では、信号用マグネット３の回転位置の磁気信号をＮ極とＳ極を１８０°ずつ着磁し、基準位置マーク４１が設けられたモータ本体１０の回転軸１１と、該回転軸に直交する面において該回転軸の中心と該基準位置マークの中心を結ぶ線分と、該回転軸と該信号用マグネットの回転位置の磁気信号のＮ極からＳ極への切り替わりポイントを結んだ線分のなす角度を一定としたので、異なるモータにおいても回転軸１１の基準位置マーク１１の中心と、エンコーダの回転位置原点の位相差が同じとなる。 (Effect of this embodiment)
In the present embodiment, the magnetic signal at the rotation position of the signal magnet 3 is magnetized by 180 ° for each of the N pole and the S pole, and the rotation shaft 11 of the motor main body 10 provided with the reference position mark 41 is provided on the rotation shaft. A line connecting the center of the rotation axis and the center of the reference position mark on the orthogonal plane, and a line connecting a switching point from the N pole to the S pole of the magnetic signal at the rotation position of the rotation axis and the signal magnet. Since the divided angle is constant, even in different motors, the phase difference between the center of the reference position mark 11 of the rotating shaft 11 and the rotation position origin of the encoder is the same.

これにより、回転軸１１の回転位置を合わせて外部駆動体と固定する場合、基準位置マーク４１を基準にして固定すれば、回転軸１１の回転位置（エンコーダの回転位置信号）は同じとなる。従来のように、固定軸１１と外部駆動体を固定した後、エンコーダの回転位置信号をモニターしながら調整取り付けする必要が無いので、組み立て調整を簡略化できるとともに、取り付けスペースを小型化できる。   As a result, when the rotational position of the rotary shaft 11 is matched and fixed to the external drive body, the rotational position of the rotary shaft 11 (rotational position signal of the encoder) becomes the same if the reference position mark 41 is fixed as a reference. As in the prior art, after fixing the fixed shaft 11 and the external driving body, it is not necessary to adjust and attach while monitoring the rotation position signal of the encoder, so that assembly adjustment can be simplified and the installation space can be reduced.

具体的な例としては、エンコーダ組付機能付きミシンのミシン針駆動用モータが上げられる。モータを構成する回転軸とミシン針駆動軸を取り付ける場合、ミシンの機枠に固定されたモータと回転軸が、所定の位置関係（位相）になるように取り付けることが重要である。モータの１回転がミシン針を１回上下する駆動源として本実施例のモータを用いると、ミシン針が縫製する布地より上側（ボビンより上側）にあるか、布地より下側（ボビン内）にあるかは、回転検出信号Ｓｒの回転位置原点により判別することが出来る。一般的にミシン針は、縫製する布地より上側の位置で止まるように制御される。本実施例おいては、回転位置原点の信号が布地の上側になるように、該基準位置マーク４１と回転位置原点との角度を設定すれば、エンコーダの回転位置原点により制御できる。また、回転軸１１の回転原点は正確な位置関係になっているので、基準位置マーカ４１を基準としてミシンの駆動体との取り付ければ良いため、作業性が向上する。   A specific example is a sewing needle driving motor of a sewing machine with an encoder assembly function. When attaching the rotating shaft and the sewing machine needle drive shaft constituting the motor, it is important to attach the motor and the rotating shaft fixed to the machine frame of the sewing machine so as to have a predetermined positional relationship (phase). When the motor of this embodiment is used as a drive source for one rotation of the motor to raise and lower the sewing needle once, the sewing needle is above the fabric to be sewn (above the bobbin) or below the fabric (within the bobbin). Whether or not there is can be determined by the rotation position origin of the rotation detection signal Sr. In general, the sewing needle is controlled to stop at a position above the fabric to be sewn. In this embodiment, if the angle between the reference position mark 41 and the rotation position origin is set so that the signal of the rotation position origin is on the upper side of the fabric, the control can be performed by the rotation position origin of the encoder. Further, since the rotation origin of the rotary shaft 11 is in an accurate positional relationship, workability is improved because it is only necessary to attach the sewing machine drive body with the reference position marker 41 as a reference.

以上、本発明について具体的に説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
Although the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

以上説明してきたとおり、本発明によれば、小型で組立精度の高いＡＣサーボモータ等の小型モータの駆動マグネットの磁極検出と、回転軸の回転位置検出が一体化されたエンコーダ付き小型モータを提供することができる。
As described above, according to the present invention, there is provided a small motor with an encoder in which the magnetic pole detection of the drive magnet of a small motor such as an AC servo motor with high assembly accuracy is integrated with the rotational position detection of the rotary shaft. can do.

（Ａ）本発明に係わる一実施形態のエンコーダ付き小型モータの側断面図、（Ｂ）センサ基板に配置された磁気センサの配置図である。(A) Side sectional view of a small motor with an encoder according to an embodiment of the present invention, (B) Arrangement of magnetic sensors arranged on a sensor substrate. 本発明に係わる一実施形態における、エンコーダ部の信号用マグネットの着磁パターンの模式図である。It is a schematic diagram of the magnetization pattern of the signal magnet of an encoder part in one Embodiment concerning this invention. 本発明に係わる一実施形態における、エンコーダ部の磁気センサからの磁極信号と回転位置信号の線図である。It is a diagram of a magnetic pole signal and a rotational position signal from a magnetic sensor of an encoder unit in an embodiment according to the present invention. 本発明に係わる第２実施形態における、エンコーダ部側からのエンコーダ付き小型モータの概略正面図である。It is a schematic front view of the small motor with an encoder from the encoder part side in 2nd Embodiment concerning this invention. 従来例のエンコーダ付き小型モータの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the small motor with an encoder of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

３ 信号用マグネット
５ 基板
６ 磁気センサ
６ａ、６ｂ、６ｃ 磁気センサ
７ 磁気センサ
１０ モータ本体
１１ 回転軸
１２ 駆動マグネット
１３ 駆動コイル
１５ バックヨーク
２０ エンコーダ部
３０ モータ
３１ 回転位置用着磁部
３２ 磁極位置用着磁部
４１ 基準位置合わせ用マーカ DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Signal magnet 5 Board | substrate 6 Magnetic sensor 6a, 6b, 6c Magnetic sensor 7 Magnetic sensor 10 Motor main body 11 Rotating shaft 12 Drive magnet 13 Drive coil 15 Back yoke 20 Encoder part 30 Motor 31 Rotation position magnetizing part 32 For magnetic pole position Magnetized part 41 Reference alignment marker

Claims (3)

駆動用マグネットと、該駆動用マグネットに対向する駆動コイルとを有するモータ本体と、
前記駆動用マグネットの各磁極に対応した磁極位置の磁気信号を発生させるための磁極位置用着磁部と、前記モータ本体の回転軸の回転位置の磁気信号を発生させるための回転位置用着磁部とが前記回転軸に直交する同一面内に形成された信号用マグネットを有するエンコーダ部と、を備えるエンコーダ付き小型モータであって、
前記磁極位置用着磁部と前記回転位置用着磁部とは、前記エンコーダ付き小型モータの径方向で分離して形成されるとともに、前記磁極位置用着磁部及び前記回転位置用着磁部には、前記エンコーダ付き小型モータの周方向でＮ極とＳ極とが交互に着磁され、
前記回転位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントは、前記磁極位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントと、前記周方向で一致しており、かつ、
前記回転位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントを挟んだ前記回転位置用着磁部の２つの磁極のそれぞれと、前記回転位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントと前記周方向で一致する前記磁極位置用着磁部のＮ極とＳ極との切り替わりポイントを挟んだ前記磁極位置用着磁部の２つの磁極のそれぞれとは、前記径方向において、同極となっていることを特徴とするエンコーダ付き小型モータ。 A driving magnet, and a motor body having a driving coil facing the drive magnet,
Magnetized rotary position for generating a magnetizing portion magnetic pole position for generating a magnetic signal of the magnetic pole position corresponding to each magnetic pole of the driving magnet, the magnetic signal of the rotational position of the rotary shaft of the motor body an encoder section which is a part to have a signal magnet formed in the same plane perpendicular to the rotary shaft, a encoder with a small motor having a
The magnetic pole position magnetized portion and the rotational position magnetized portion are formed separately in the radial direction of the small motor with an encoder, and the magnetic pole position magnetized portion and the rotational position magnetized portion. The N-pole and S-pole are alternately magnetized in the circumferential direction of the small motor with an encoder,
The switching point between the N pole and the S pole of the rotating position magnetized portion coincides with the switching point between the N pole and the S pole of the magnetic pole position magnetized portion in the circumferential direction, and
Each of the two magnetic poles of the rotating position magnetized portion sandwiching the switching point between the N pole and S pole of the rotating position magnetized portion, and the N pole and S pole of the rotating position magnetized portion Each of the two magnetic poles of the magnetic pole position magnetized portion sandwiching the switching point between the N pole and the S pole of the magnetic pole position magnetized portion that coincides with the switching point in the circumferential direction, in the radial direction, A small motor with an encoder characterized by the same polarity . 前記回転軸には、基準位置マークが設けられ、
前記回転位置用着磁部には、Ｎ極とＳ極とが１８０°ずつ着磁され、
前記回転軸に直交する面において、前記回転軸の中心と前記基準位置マークの中心とを結ぶ線分と、前記回転軸と前記回転位置用着磁部のＮ極からＳ極への切り替わりポイントとを結ぶ線分とのなす角度が一定となっていることを特徴とする請求項１のエンコーダ付き小型モータ。 A reference position mark is provided on the rotating shaft,
The rotating position magnetized portion is magnetized with N and S poles of 180 ° each.
In a plane perpendicular to the rotation axis, and a line segment connecting the centers of the reference position mark of said rotary shaft, and change point from the rotation axis and the N pole of the rotational position for magnetized portion to the S pole encoder with a small motor according to claim 1, characterized in that the angle between the forming department line segment is constant. 前記基準位置マークは、目視で判別できるカット部、溝部、または、レーザによるマーキング部のいずれかであることを特徴とする請求項２記載のエンコーダ付き小型モータ。3. The small motor with an encoder according to claim 2, wherein the reference position mark is any one of a cut part, a groove part, and a laser marking part that can be visually discriminated.
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